U kasnim 1990-ima neuroznanstvenik po imenu Mark Blumberg našao se u laboratoriju na Sveučilištu Iowa i promatrao leglo uspavanih štakora. Blumberg je tada bio na pragu svoje 40. godine. Štakori su bili novorođenčad, trzali su se i grčili dok su spavali. Blumberg je znao da su životinje dobro. Često je viđao svoje pse kako trzaju šapama dok spavaju.
Ljudi se također trzaju tijekom spavanja: naši se mišići skupljaju kako bi napravili male, oštre pokrete, a naše zatvorene oči trzaju se u fenomenu poznatom kao brzi pokreti očiju ili REM (rapid eye movement). Obično tijekom REM sna imamo najživopisnije snove, piše The New Yorker.
Neuroznanstvenici odavno imaju objašnjenje za naše somnolentne trzaje. Tijekom REM sna, kažu, naša su tijela paralizirana kako bi nas spriječila da "izvedemo" svoje snove. A trzaji su pokreti koji se provlače kroz pukotine. Oni su ostaci snova - vanjski nagovještaji unutarnje drame.
O čemu sanjaju fetusi?
Odrasli ljudi provedu samo oko dva sata svake noći u REM fazi sna. Ali fetusi su do trećeg tromjesečja u REM-u oko 20 sati dnevno. Istraživači koji koriste ultrazvuk mogu vidjeti kako im oči "lete" naprijed-natrag - i čini se da im se cijelo tijelo trza. Kad majka osjeti da se njezino dijete rita, to može biti zato što ono spava. Rođena djeca nastavljaju provoditi neuobičajenu količinu vremena u REM-u, često spavaju 16 sati dnevno i sanjaju osam.
Ove su se činjenice Blumbergu sve više činile čudnima. Kod odraslih su snovi izdanci budnog života - imamo iskustva, a zatim ih sanjamo. Ali fetus u maternici nije imao nikakvih iskustava. Zašto provoditi toliko vremena u REM-u prije nego što imate o čemu sanjati?
Prema dominantnoj teoriji, trzajuće oči štakora navodno su u snovima promatrale krajolik iz snova. Ali mladunci štakora bili su stari samo nekoliko dana, kapci su im još uvijek bili zatvoreni i nikad ništa nisu vidjeli. Pa zašto su im se oči - i brkovi, udovi i repovi - trzali stotine tisuća puta svaki dan?
Blumberg je odlučio testirati teoriju o "ostacima" sna. Kirurški je uklonio korteks štakora - područje mozga uključeno u vizualne slike i svjesno iskustvo, odakle se vjerovalo da snovi potječu - ostavljajući netaknutim samo moždano deblo, koje kontrolira podsvjesne tjelesne funkcije. Usnuli mladunci nastavili su se trzati isto kao i prije. "Nije bilo šanse da je trzanje bilo nusprodukt snova", rekao je Blumberg.
Sada, u svojim šezdesetim godinama, Blumberg je voditelj Odsjeka za psihologiju i znanosti o mozgu na Sveučilištu Iowa. Posljednjih 20 godina proveo je proučavajući senzomotorni razvoj - proces kroz koji se mozak djeteta povezuje s tijelom. Istraživači senzomotorike dugo su zanemarivali trzaje.
"Ako su vam još od Aristotela govorili da su to 'ostaci snova', zašto biste to dovodili u pitanje?" rekao je Blumberg. Ali, zapravo, znanost o snovima bila je daleko od potvrđene. Freudovci su vjerovali da snovi sadrže potisnute želje izvučene iz mračnih kutova psihičkog života; mnogi su ih neuroznanstvenici vidjeli kao nasumično brbljanje mozga.
Misterij snova
Neke teorije sugeriraju da snovi učvršćuju naša sjećanja, druge da nam pomažu da zaboravimo. Uz trzaje, Blumberg je identificirao novu nit u misteriju sanjanja. Je li povlačenjem te niti mogao razotkriti cjelinu?
Stoljećima je način na koji razmišljamo o snovima oblikovao način na koji razmišljamo o umovima. U noći 10. studenoga 1619. René Descartes je sanjao da tetura ulicom progonjen duhovima. Desna mu je strana bila slaba, a vihor ga je silovito zavrtio na lijevoj nozi. Šepajući je prošao pored čovjeka za kojeg je iznenada shvatio da ga poznaje, a zatim se okrenuo da razgovara s drugim čovjekom, koji mu je rekao da pođe vidjeti gospodina N., koji mu ima nešto dati. Descartes je znao što - dinju.
Manje uporni mislilac mogao je u ovom snu vidjeti žudnju za dinjom. No, Descartesu se činilo da njegova živopisnost sugerira jasnu razliku između tijela i uma - u snovima tijelo leži uspavano dok um radi slobodno. Danas znanstvenici često naglašavaju sličnu razliku, ali između tijela i mozga, a ne uma, kao nekad.
Ovu ideju poduprla je rana znanost o spavanju. Kada su dva znanstvenika sa Sveučilišta u Chicagu Eugene Aserinsky i Nathaniel Kleitman 1953. godine otkrili REM fazu sna, shvatili su da tu fazu prate iznenađujuće visoke razine aktivnosti u mozgu - kao da se mozak koji sanja probudio, dok je tijelo ostalo spavati.
Sljedećih su godina američki znanstvenik za spavanje William Dement i francuski neuroznanstvenik Michel Jouvet primijetili da, kada mačke uđu u REM, gube sav mišićni tonus. Isto vrijedi i za ljude, što je rezultat, otkrio je Jouvet, inhibitornih signala koje mozak šalje leđnoj moždini i koji paraliziraju tijelo. Kad ova paraliza ne uspije, rezultira poremećajem REM ponašanja, u kojem ljudi mogu govoriti, udarati, pa čak i ponašati se nasilno u snu.
Kad potraje, doživljavamo "paralizu sna", u kojoj se budimo nesposobni pomaknuti se. Kad sustav radi kako treba, napisao je Jouvet, uživamo u "paradoksalnom snu" - naši mozgovi oživljavaju divlje vizije dok nam se tijelo nepomično nalazi među plahtama.
Istraživači su pokušali utvrditi može li paralizirano tijelo utjecati na mozak koji sanja. Upumpavali su miris peperminta u nos spavača, nadajući se da će stvoriti mirisne snove, ali bez učinka. Otvarali su oči sanjarima i pokazivali im razne predmete - lonac za kavu, rupčić, ironičan natpis "Ne uznemiravaj" - rijetko tko je prijavio da ih je sanjao.
Mozak manje reagira na senzorne informacije tijekom REM sna, zbog čega nas čak ni budilica koja zvoni ne može probuditi.
Možda smo sve gledali krivo
Do kasnih 70-ih godina pojavila se ideja o potpunoj "input-output blokadi" između tijela i mozga tijekom REM sna. Allan Hobson, pokojni psihijatar Medicinskog fakulteta na Harvardu, sugerirao je da su snovi konstruirani kada korteks tumači nasumične signale iz moždanog debla kao signale iz vanjskog svijeta. "Sanjanje više nije misteriozno", rekao je tad Hobson.
Pa ipak, teorija nije mogla objasniti zašto sanjamo ono što sanjamo ili zašto osjećamo ono što osjećamo kada to sanjamo. U sljedećim desetljećima znanstvenici su osporili, revidirali, pa čak i odbacili Hobsonovu teoriju, ali su uglavnom zadržali njezinu temeljnu pretpostavku o prekinutoj vezi između mozga i tijela.
"Skupljao sam videosnimke raznih životinja koje spavaju", prepričava Blumberg. Njegova zbirka uključuje majmune, mlade golubove, pauke skakače i ovce. Tu su i drhtave antene medonosnih pčela i uzvrpoljene šake klokana.
U jednom videu hobotnica koja spava kaleidoskopski prelazi iz jedne kamuflaže u drugu dok se mišići koji kontroliraju njezine kromatofore pomiču ispod njezine kože. Videozapisi potvrđuju prividnu univerzalnost trzanja: ne samo da se mnoge životinje trzaju u REM-u već počinju i prije nego što se rode.
Nakon što je otkrio da trzaji u snu u ranom razvoju nisu uzrokovani aktivnošću korteksa, Blumberg se sve više pitao je li možda obrnuto - možda su trzaji slali signale mozgu. Teško da je itko razmišljao o ovoj mogućnosti, jer se pretpostavljalo da će blokada spriječiti podražaje.
Blumbergu i njegovim suradnicima bile su potrebne godine da naprave opremu koja je mogla stvoriti čiste snimke mozga sićušnih mladunaca, ali na kraju su uspjeli ugraditi elektrode u mozgove mladunčadi štakora, snimajući njihovu neuralnu aktivnost dok su kamere snimale njihovo trzanje.
Rezultati su bili zapanjujući. "Mogao bih to objasniti riječima, ali bolje je pogledati kako to izgleda", rekao je Blumberg, otvarajući video na svom računalu. Snimka je prikazivala prednju šapu uspavanog štakorskog mladunčeta kako mlohavo visi. "Dodijelili smo drugačiji zvuk svakom neuronu u mozgu iz kojeg snimamo", objasnio je Blumberg.
Kad je pokrenuo video, šapa se počela trzati i sa svakim trzajem, glazbene note odjekivale su iz različitih neurona u mozgu. Učinak je bio poput crkvenih orgulja koje sviraju pod vodom; akordi bi se pojačali pa stišali. Očitavanje elektroda razjasnilo je redoslijed događaja: prvo se štene pomaknulo, a zatim je mozak reagirao.
Naleti aktivnosti u senzomotornom korteksu, koji koordinira pokrete i osjete, slijedili su nakon trzaja. Tijelo i mozak nisu bili odvojeni. Mozak je slušao tijelo.
Tijelo u REM fazi uči iz sna?
U nizu radova Blumberg je artikulirao svoju teoriju da mozak koristi REM fazu sna da "nauči" tijelo. Ne biste očekivali da je tijelo nešto što mozak treba naučiti, ali nismo rođeni s mapama svojih tijela; ne možemo ni biti jer se naša tijela mijenjaju iz dana u dan, kao i zato što se tijelo fetusa kasnije može razlikovati od onog kodiranog u njegovom genomu. "Dojenčad mora učiti o tijelu koje ima, a ne o tijelu kakvo je trebala imati", rekao je Blumberg.
Kao ljudski fetus imate devet mjeseci u mračnoj maternici da shvatite svoje tijelo. Ako možete identificirati koji motorički neuroni kontroliraju koje mišiće, koji se dijelovi tijela povezuju i kakav je osjećaj pokretati ih u različitim kombinacijama, kasnije ćete moći koristiti svoje tijelo kao mjerilo za osjete na koje nailazite vani.
Lakše je osjetiti hranu u ustima ako poznajete osjećaj slobodnog pomicanja jezika; lakše je uočiti zid ispred sebe ako znaš kako se osjeća tvoja ispružena ruka. U budnom životu nemamo tendenciju pokretati samo jedan mišić, čak i jednostavan čin gutanja uključuje tridesetak pari živaca i mišića koji rade zajedno.
Nasuprot tome, naši su trzaji u snu zahtjevni i precizni - zahvaćaju mišiće jedan po jedan. "Trzaji ne izgledaju nimalo poput budnih pokreta. Oni nam omogućuju stvaranje diskretnih veza koje bi inače bile nemoguće", objašnjava Blumberg.
Blumberg sumnja da se štakor trzao "kako bi izgradio osjećaj sebe". Teorija je, istaknuo je, okrenula obrazloženje REM paralize naglavce: paraliza nije tu da zaustavi trzaje, već da ih naglasi.
To je proces koji je najvažniji u djetinjstvu, ali Blumberg smatra da bi se to moglo nastaviti kroz cijeli život, dok rastemo i smanjujemo se, trpimo ozljede i moždane udare, stvaramo nova motorička sjećanja i učimo nove vještine.
Blumberg svira bubnjeve, a kad nauči novi ritam, pita se je li u pitanju san: "Mučiš se i boriš se nekoliko dana, a onda se jednog dana probudiš i počneš svirati i to postaje automatski. Je li san igrao ulogu u tome? Da sam snimao pokrete svojih udova, bih li vidio nešto zanimljivo? To me drži budnim noću."
Autorica knjige Dreaming (Sanjarenje) Jennifer Windt, filozofkinja uma sa Sveučilišta Monash u Australiji, na 800 stranica nastoji odgovoriti na brojna pitanja vezana uz snove. Kakva su to iskustva? Zašto djeluju tako čudno, a opet tako smisleno? Što nam mogu reći o svijesti? Ona sintetizira filozofiju i znanost o snovima.
Kad je Windt započela svoje istraživanje, i ona je bila uvjerena da "sanjanje pokazuje da je sve što proživljavamo proizvod mozga". Kako je dublje kopala, međutim, pronašla je brojne studije koje sugeriraju da naša tijela zapravo mogu oblikovati naše snove.
U snovima, piše gore spomenuti psihijatar Hobson, naš mozak stvara "impresivno bogato stanje svijesti" bez ikakvih informacija iz osjetila. Prema neuroznanstveniku Christofu Kochu, u knjizi Consciousness (Svjesnost), paraliza u snovima dokazuje da "ponašanje zapravo nije neophodno za svjesnost": "Mozak odrasle osobe, čak i ako je odsječen od većine inputa i outputa, dovoljan je za generiranje te čarobne stvari zvane iskustvo", piše on.
Na kraju je Windt slučajno naišla na Blumbergove eksperimente i potpuno promijenila način razmišljanja o snovima.
Istraživanja sugeriraju da mozak koji sanja ima nepravilan rad srca, promjenjivo disanje i fluktuirajući krvni tlak koji su tipični tijekom REM sna. Neki znanstvenici vjeruju da bi mozak koji sanja mogao biti povezan s tjelesnim vestibularnim sustavom, koji koristi organe u unutarnjim ušima za otkrivanje ubrzanja i rotacije, govoreći nam gdje se nalazimo i krećemo li se.
Bez vizualnih znakova, sustav ne može razlikovati gravitaciju od ubrzanja, što otežava otkrivanje ležite li mirno vodoravno ili stojite okomito i krećete se. Trzaji bi mogli povećati zbrku na drugi način. U budnom životu naš mozak lako prepoznaje osjete stvorene našim pokretima jer vidi pokrete koji dolaze.
No, kad sanjamo, prestajemo predviđati i nikako da shvatimo što odakle dolazi. Možda ne želimo predvidjeti te osjete jer, prema Blumbergu, cijela poanta trzanja je naučiti koji su to osjećaji kako bismo mogli saznati kakav je osjećaj pomicati vlastito tijelo.
Sanjač se nalazi u situaciji sličnoj nekome tko pati od shizofrenije - bolesti koju često obilježava duboka poteškoća u razlikovanju sebe od drugih. Zdravi ljudi obično se ne mogu škakljati, ali ljudi sa shizofrenijom mogu. No, istraživači su otkrili da, ako se zdravi ljudi probuđeni iz REM sna škakljaju, često reagiraju na vlastiti dodir kao da je tuđi. Čini se da brkamo sebe s drugima.
Istodobno su snovi često intimni i značajni - isječci iz dana probijaju se u naše snove, pomiješani s davno zaboravljenim mjestima i stvarima. I za sjećanja se dugo smatralo da su proizvod mozga, ali se sve više shvaća da su također povezana s tijelom.
Koristeći tehnologiju praćenja očiju, istraživači su pokazali da ljudi rade iste pokrete očima kada gledaju u predmet i kada ga se kasnije prisjete, dok upućivanje da uvježbaju pogled na fiksnoj točki ometa njihovo vizualno sjećanje. Drugi niz eksperimenata pokazao je da ljudi lakše i točnije prizivaju autobiografska sjećanja kada su položaji njihova tijela i ruke usklađeni s onima u sjećanju. Windt smatra da u REM-u određeni mišićni osjet potiče određeno sjećanje, koje potiče povezana sjećanja, a sve se to sintetizira u nešto novo.
Sanjaju li roboti?
Philip K. Dick objavio je 1968. godine Do Androids Dream of Electric Sheep? (Sanjaju li androidi električne ovce), distopijsku detektivsku priču koja je ispitivala kako možemo razlikovati osobu od stroja. Naslov je sugerirao da bi razlika mogla ovisiti o sanjanju.
Dicka su progonili vlastiti snovi i vjerovao je da je neka druga verzija njega samog, možda "ja" iz snova, autor njegovih knjiga. Ideja o sanjanju androida bila je i maštovita i logična. To je stvorilo ideju umjetnog bića za koje su tijelo i um integrirani na nesvjesnoj razini, poput našeg.
Blumberg je pak 2013. objavio rad u časopisu Current Biology pod naslovom Trzanje u senzomotornom razvoju od spavajućih štakora do robota. U njemu se zapitao: "Može li trzanje, kao poseban oblik samogeneriranog pokreta, pridonijeti znanju robota o njegovom tijelu i načinu na koji ono funkcionira?" Ideja je u to vrijeme već bila na testu.
Nekoliko godina ranije ekipa robotičara u kojoj je bio Josh Bongard, koji sada radi na Sveučilištu u Vermontu, krenula je uz podršku NASA-e stvoriti robota koji bi se mogao prilagoditi nakon ozljede - sposobnost koja bi bila iznimno korisna ako zapne ili se nađe oštećen na dalekom planetu. Na početku znanstvenici su bili u dilemi. "Ako vas uhvati odron kamenja ili se dogodi nešto jako loše, većina radnji koje biste mogli učiniti pogoršat će stvari", rekao je Bongard. Zaglavljenom robotu možda bi bilo bolje da se ne miče - a opet, ne može pobjeći od opasnosti dok ne shvati što mu se dogodilo.
Robotičari su smislili pametno rješenje - trzaje. Kada se zaglavi, njihov četveronožni robot, nazvan Evil Starfish, pokreće mehanički ekvivalent jednog po jednog mišića. Input iz trzaja njegov softver koristi za stvaranje različitih interpretacija onoga što se događa; softver zatim naređuje nove trzaje koji bi mogli pomoći u razjašnjavanju scenarija. Ako robot ustanovi da se iznenada nagnuo 30 stupnjeva ulijevo, mogao bi imati dvije interpretacije - ili stoji na strani kratera ili mu nedostaje lijeva noga. Za razlikovanje je dovoljan lagani trzaj lijeve noge.
U radu objavljenom u časopisu Science 2006. znanstvenici su pokazali da njihov robot Evil Starfish zapravo može naučiti hodati od nule sustavnim trzanjem kako bi mapirao oblik i funkciju svog tijela. Kad su ga istraživači ozlijedili uklonivši mu nogu, stao je, trznuo se, ponovno mapirao tijelo i smislio kako šepati. Gledajući robota kako se trza, kolega istraživač komentirao je da izgleda kao da sanja.
Ekipa se smijala i nije razmišljala o tome sve do jeseni 2013. godine, kada je Bongard upoznao Blumberga dok je držao govor o prilagodljivim robotima. Odjednom se ideja o robotu koji sanja nije činila tako dalekom. "Sanjarenje je siguran prostor, vrijeme da isprobate stvari i ponovno podesite ili otklonite pogreške u svom tijelu", zaključio je Bongard.